Remoção de carbono orgânico dissolvido em águas de abastecimento por pré-oxidação e adsorção em carvão ativado granular

Abstract

A matéria orgânica dissolvida (MOD) é uma fração da matéria orgânica natural (MON) difícil de remover pelos processos convencionais de tratamento de água potável. Sua presença contribui para a formação de um grupo de compostos chamados de subprodutos da desinfecção (SPD), alguns dos quais conhecidos cancerígenos. Várias tecnologias têm sido empregadas para a remoção da MOD, como a coagulação, adsorção, troca iônica, processos oxidativos avançados e degradação biológica. A adsorção em carvão ativado é uma alternativa que pode ser utilizada devido a sua elevada área superficial por unidade de massa, sua forte afinidade por uma ampla gama de moléculas hidrofóbicas e sua relativa inércia em relação às interações com a água e a maioria dos solutos hidrofílicos presentes nas águas de abastecimento. Essa dissertação teve como objetivo geral avaliar a remoção do carbono orgânico dissolvido (COD) em águas de abastecimento filtradas, sem e com pré-oxidação com ozônio, e adsorção em carvão ativado granular utilizando o método de Ensaios Rápidos em Colunas de Escala Reduzida (ERCER). Foi também feita a comparação entre as curvas de ruptura para os ensaios realizados com e sem aplicação prévia de ozônio e a caraterização das frações da MOD usando a técnica de fracionamento rápido. Os resultados mostraram redução inicial da concentração de COD após a passagem das amostras de águas filtradas em areia e ozonizada pela coluna ERCER, seguida de incremento da concentração associado ao aumento do número de volumes de leitos tratados (VLT) até chegar a fase na qual o aumento de VLT não provoca mudanças na concentração de COD no efluente. O mesmo perfil foi observado para a radiação UV254. As frações, ácidos muito hidrofóbicos (AMH), ácidos ligeiramente hidrofóbicos (ALH); matérias hidrofílicas carregadas (MHC) e matérias hidrofílicas neutras (MHN) da MOD tiveram alterações na sua composição após passar pela coluna ERCER, tanto na água que não teve aplicação de ozônio quanto que foi pré-ozonizada. O uso de ozônio previamente a adsorção em CAG, usando o método ERCER não teve impacto significativo na remoção da MOD medida como COD.

Dissolved organic matter (DOM) is a fraction of the natural organic matter (NOM) that is difficult to remove by the conventional drinking water treatment processes. The presence of DOM contributes to formation of a group of compounds known as disinfection by-products (DBPs), some of which are known carcinogens. Several technologies have been employed for the removal of DOM, such as coagulation, adsorption, ion exchange, advanced oxidation processes (AOPs) and biological degradation. Activated carbon adsorption is an alternative that can be used for DOM removal due to its high surface area per unit mass, its strong affinity for a wide range of hydrophobic molecules and its relative inertia in relation to the interactions with water and most of the hydrophilic solutes present in the water supply sources. The objective of this work was to evaluate the removal of dissolved organic carbon (DOC) in filtered water, with and without ozone pre-oxidation and adsorption on granular activated carbon using the Rapid Small-Scale Column Tests (RSSCT). It was also made a comparison between the breakthrough curves for tests performed with and without previous application of ozone, as well as the characterization of the DOM fractions using the rapid fractionating technic. The results showed an initial reduction of DOC concentration after passage of the filtered and ozonized water to the RSSCT column, followed by a raise in concentration with the increase of the bed volumes (BVs) until the phase in which DOC effluent concentration does not change with the increase of BVs, the same was observed on UV254 absorbance. The DOM fractions very hydrophobic acids (VHA), slightly hydrophobic acids (SHA), hydrophilic charged (CHA) and hydrophilic neutral (NEU) changed their composition after passing through the RSSCT column in water without application of ozone as well as in the samples that receive preozonation. The use of ozone prior to adsorption in GAC using the ERCER technic had no significant impact on the removal of DOM the measured as DOC.